(57)【要約】【課題】低コストで電気負荷を制御することができる電気負荷制御装置を提供する。【解決手段】小容量のヒューズＦ１が介装された従電路としての電路１５には、スイッチング素子４、シートヒータスイッチ５、及び電路１６に接続されたシートヒータ７の動作を制御するシートヒータコントローラ６を接続してある。また、大容量のヒューズＦ１１が介装された主電路としての電路１６には、シートヒータコントローラ６のコントローラ６１により開閉制御されるリレー６２、シートヒータ７などを接続してある。制御部３は、バッテリ１の電圧を検出し、検出した電圧と予め記憶してある閾値電圧Ｖｔｈとを比較する。そして、検出した電圧が閾値電圧Ｖｔｈより高い場合には、スイッチング素子４をオンにし、検出した電圧が閾値電圧Ｖｔｈより低い場合には、スイッチング素子４をオフにする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車載バッテリからの電力を電気負荷へ供給するための主電路を開閉する開閉部と、該主電路よりも電力容量の小さい従電路に設けられ、前記開閉部の開閉を制御するための開閉操作を行う開閉操作部とを備える電気負荷制御装置において、
前記開閉操作部と直列に前記従電路に介装されたスイッチング素子と、
前記車載バッテリの電圧を検出する電圧検出部と、
該電圧検出部で検出した電圧に応じて、前記スイッチング素子のオン／オフを制御する制御部と
を備えることを特徴とする電気負荷制御装置。
【請求項２】
前記制御部は、
前記電圧検出部で検出した電圧が所定の閾値電圧より低い場合、前記スイッチング素子をオフにするように構成してあることを特徴とする請求項１に記載の電気負荷制御装置。
【請求項３】
前記制御部は、
前記閾値電圧より低下した電圧が該閾値電圧より高くなった場合、前記スイッチング素子をオンにするように構成してあることを特徴とする請求項２に記載の電気負荷制御装置。
【請求項４】
前記電気負荷は、
シートヒータ又はステアリングヒータであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の電気負荷制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車載バッテリから電気負荷への電力供給を制御する電気負荷制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車などの車両は、オルタネータ（車載発電機、交流発電機）及びバッテリなどを備えている。エンジンに連動してオルタネータで発電された電力は、バッテリの充電に利用されるとともに、車両に搭載された電気負荷に供給される。一般的には、オルタネータの発電電圧は約１４Ｖ、バッテリ電圧は約１２．８Ｖであるが、バッテリ電圧は電気負荷の使用状況に応じて変動する。このため、バッテリ電圧が変動した場合でも、電気負荷の機能が正常に作動するように設計されている。
【０００３】
一方で、電動パワーステアリング装置など、大容量の電気負荷が動作した場合、バッテリ電圧が低下する場合があり、他の電気負荷への影響を回避するための技術が開発されている。例えば、電気負荷への開閉手段を集中して設置し、バッテリ電圧が大きく低下した場合などの電源異常時に、開閉手段を直接制御してリアルタイムで負荷制御を行うことができる車両用負荷制御システムが開示されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００８−８７５３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１のシステムにあっては、電気負荷への開閉手段としてリレーを設置しており、数アンペアから十数アンペアの比較的大容量のリレーを設ける必要がある。一方で、シートヒータやステアリングヒータなどの電気負荷は、従来、運転者や同乗者がヒータスイッチを入切することで電力が供給されるようになっており、バッテリ電圧に応じてヒータへの電力供給を制御するためには、大容量のリレーを追加で設置する必要があった。このため、大容量のリレーの追加によるコスト上昇や、リレーの搭載スペースを確保しなければならないといった問題があった。
【０００５】
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、低コストで電気負荷を制御することができる電気負荷制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１発明に係る電気負荷制御装置は、車載バッテリからの電力を電気負荷へ供給するための主電路を開閉する開閉部と、該主電路よりも電力容量の小さい従電路に設けられ、前記開閉部の開閉を制御するための開閉操作を行う開閉操作部とを備える電気負荷制御装置において、前記開閉操作部と直列に前記従電路に介装されたスイッチング素子と、前記車載バッテリの電圧を検出する電圧検出部と、該電圧検出部で検出した電圧に応じて、前記スイッチング素子のオン／オフを制御する制御部とを備えることを特徴とする。
【０００７】
第２発明に係る電気負荷制御装置は、第１発明において、前記制御部は、前記電圧検出部で検出した電圧が所定の閾値電圧より低い場合、前記スイッチング素子をオフにするように構成してあることを特徴とする。
【０００８】
第３発明に係る電気負荷制御装置は、第２発明において、前記制御部は、前記閾値電圧より低下した電圧が該閾値電圧より高くなった場合、前記スイッチング素子をオンにするように構成してあることを特徴とする。
【０００９】
第４発明に係る電気負荷制御装置は、第１発明乃至第３発明のいずれか１項において、前記電気負荷は、シートヒータ又はステアリングヒータであることを特徴とする。
【００１０】
本発明にあっては、開閉操作部と直列に従電路に介装されたスイッチング素子と、車載バッテリの電圧を検出する電圧検出部と、電圧検出部で検出した電圧に応じて、スイッチング素子のオン／オフを制御する制御部とを備える。例えば、電圧検出部で検出したバッテリ電圧に応じて、大容量の主電路ではなく、小容量の従電路に介装されたスイッチング素子のオン／オフを行うことで、開閉部の開閉を制御することができる。これにより、車載バッテリの電圧に応じた電気負荷のオン／オフ制御を小容量の従電路に設けたスイッチング素子で行うので、大容量の主電路に大容量のリレーなどを設ける必要がなく、低コストで電気負荷の制御を行うことができる。
【００１１】
本発明にあっては、制御部は、電圧検出部で検出した電圧が所定の閾値電圧より低い場合、スイッチング素子をオフにする。例えば、開閉操作部で開閉部を閉じる操作を行い、車載バッテリからの電力が主電路を介して電気負荷へ供給されている場合に、電圧検出部で検出した電圧が所定の閾値電圧より低いときに、スイッチング素子をオフにすることにより、電気負荷への電力供給を一旦中止して当該電気負荷による車載バッテリの消費電力を抑制することで、他の電気負荷への電力供給を優先的に行うことができる。
【００１２】
本発明にあっては、制御部は、閾値電圧より低下した電圧が閾値電圧より高くなった場合、スイッチング素子をオンにする。例えば、優先的に車載バッテリの電力供給を行った他の電気負荷の動作が停止したような場合において、車載バッテリの電圧が閾値電圧よりも高く回復したときには、スイッチング素子をオンにして、一旦電力供給を中止していた電気負荷に対して車載バッテリからの電力供給を再開する。これにより、車載バッテリの電圧低下を最小限にしつつ電気負荷への電力供給バランスを保つことができる。
【００１３】
本発明にあっては、電気負荷は、シートヒータ又はステアリングヒータである。例えば、他の大容量の電気負荷（例えば、電動パワーステアリング装置など）の作動により、車載バッテリの電圧が閾値電圧より低下した場合、シートヒータ又はステアリングヒータへ供給中の電力をスイッチング素子により一旦中止する。そして、他の大容量の電気負荷の動作が停止したような場合において、車載バッテリの電圧が閾値電圧よりも高く回復したときには、スイッチング素子をオンにして、一旦電力供給を中止していたシートヒータ又はステアリングヒータに対して車載バッテリからの電力供給を再開する。シートヒータ又はステアリングヒータの場合、比較的短い時間の電力供給の停止であれば、ヒータが停止しても運転者や同乗者などのユーザへの影響は少なく、一方で車載バッテリの電圧低下を抑制することができるので、車載バッテリの電圧低下を最小限にしつつ電気負荷への電力供給バランスを保つことができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、低コストで電気負荷を制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を実施の形態を示す図面に基づき説明する。図１は本発明に係る電気負荷制御装置１０の構成の一例を示すブロック図である。電気負荷制御装置１０は、バッテリ（車載バッテリ）１の電圧を検出する検出部及び検出したバッテリ電圧に応じて後述するスイッチング素子４のオン／オフを制御する制御部としての制御部３、スイッチング素子４、開閉操作部としてのシートヒータスイッチ５、開閉部としてのリレー６２を有するシートヒータコントローラ６などを備えている。なお、電気負荷制御装置１０の構成としては、制御部３及びスイッチング素子４を具備し、シートヒータスイッチ５及びシートヒータコントローラ６を具備しない構成でもよい。
【００１６】
バッテリ１は、不図示のオルタネータ（車載発電機）で発電した電力により充電され、バッテリ１からの電力は、小容量ヒューズＦ１、大容量ヒューズＦ１１、Ｆ１２、Ｆ１３等で分岐される各電路に接続された電気負荷へ供給される。なお、バッテリ１とヒューズＦ１、Ｆ１１、Ｆ１３との間には共用リレー２を介装してある。また、小容量とは、例えば、数十マイクロアンペア〜１ミリアンペア程度の電流が流れる電路をいい、大容量とは、例えば、数アンペア〜十数アンペア程度の電流が流れる電路をいうものとする。
【００１７】
小容量のヒューズＦ１が介装された従電路としての電路１５には、スイッチング素子４、シートヒータスイッチ５、及び後述する主電路としての電路１６に接続された電気負荷としてのシートヒータ７の動作を制御するシートヒータコントローラ６を接続してある。スイッチング素子４は、例えば、半導体リレー（無接点リレー）でもよく、小容量のリレー（有接点リレー）でもよい。また、小容量ヒューズＦ１からは他の小容量電気負荷が接続される電路が分岐してある。
【００１８】
また、大容量のヒューズＦ１１が介装された主電路としての電路１６には、シートヒータコントローラ６のコントローラ６１により開閉制御されるリレー６２、シートヒータ７などを接続してある。
【００１９】
また、大容量のヒューズＦ１２には、大容量の電気負荷としての電動パワーステアリング装置８を接続してあり、大容量のヒューズＦ１３には、他の大容量電気負荷（不図示）を接続してある。
【００２０】
シートヒータスイッチ５は、シートヒータ７の入切を運転者や同乗者が操作できるスイッチ５１、シートヒータ７の温度を設定するための設定スイッチ（不図示）の操作に連動して設定温度を変えるための可変抵抗素子５２、５３、シートヒータ７が動作中であることを示すインディケータ（不図示）などを備えている。
【００２１】
制御部３は、バッテリ１の電圧を検出し、検出した電圧と予め記憶してある閾値電圧Ｖｔｈ（例えば、１０Ｖ）とを比較する。そして、検出した電圧が閾値電圧Ｖｔｈより高い場合には、スイッチング素子４をオンにし、検出した電圧が閾値電圧Ｖｔｈより低い場合には、スイッチング素子４をオフにする。この場合、閾値電圧Ｖｔｈは、例えば、バッテリ１から電力供給される電気負荷の動作を保証するための最低バッテリ電圧とすることができる。なお、制御部３は、例えば、エンジン始動時などには、スイッチング素子４をオンするものとする。また、制御部３は、シートヒータスイッチ５がオンであるかオフであるかを示す状態をシートヒータコントローラ６から取得する。
【００２２】
次に、本発明に係る電気負荷制御装置１０の動作について説明する。図２は電気負荷制御装置１０の動作の一例を示すタイムチャートである。図２（ａ）はバッテリ１の電圧の変動の様子の一例を示すチャートであり、図２（ｂ）はシートヒータ７のオン／オフ状態を示すチャートである。図２（ａ）に示すように、バッテリ１の電圧が、例えば、電動パワーステアリング装置８の動作開始により、時刻ｔ１において、閾値電圧Ｖｔｈより低下し、電動パワーステアリング装置８の動作の停止により、時刻ｔ２において、閾値電圧Ｖｔｈより高くなったとする。同様に、バッテリ１の電圧が時刻ｔ３において、閾値電圧Ｖｔｈより低下し、時刻ｔ４において、閾値電圧Ｖｔｈより高くなったとする。この場合、図２（ｂ）に示すように、スイッチング素子４は、時刻ｔ１〜ｔ２、及び時刻ｔ３〜ｔ４の間においてオフになり、シートヒータ７はオフとなる。なお、上述の図２（ａ）において、バッテリ１の電圧変化は、実際には時間の経過とともに変化するが、図中では電圧変化を簡略化して表わしている。
【００２３】
このように、検出したバッテリ１の電圧に応じて、大容量の主電路１６ではなく、小容量の従電路１５に介装されたスイッチング素子４のオン／オフを行うことで、開閉部としてのリレー６２の開閉を制御することができる。これにより、バッテリ１の電圧に応じたシートヒータ７のオン／オフ制御を小容量の従電路１５に介装されたスイッチング素子４で行うので、大容量の主電路１６に大容量のリレーなどを設ける必要がなく、低コストでシートヒータ７のバッテリ１の電圧に応じた制御を行うことができる。
【００２４】
また、電動パワーステアリング装置８などの大容量の電気負荷が動作開始した場合に、バッテリ１の電圧が閾値電圧Ｖｔｈより低下したときには、シートヒータ７への電力供給を一旦中止することで、シートヒータ７によるバッテリ１の消費電力を抑制することができ、電動パワーステアリング装置８を含む他の電気負荷への電力供給を優先的に行うことができる。
【００２５】
また、一旦低下したバッテリ１の電圧が閾値電圧Ｖｔｈより高くなり、電圧が回復した場合には、スイッチング素子４をオンにしてシートヒータ７への電力供給を再開することにより、バッテリ１の電圧低下を最小限にしつつシートヒータ７への電力供給バランスを保つことができる。
【００２６】
上述のように、電気負荷としてのシートヒータ７への電力供給をバッテリ１の電圧に応じて制御することにより、シートヒータ７の場合、比較的短い時間の電力供給の停止であれば、ヒータが停止しても運転者や同乗者などのユーザへの影響は少なく、一方で車載バッテリの電圧低下を抑制することができるので、特に、バッテリ１の電圧低下を最小限にしつつシートヒータ７への電力供給バランスを保つことができる。
【００２７】
図３は電気負荷制御装置１０の処理手順を示すフローチャートである。制御部３は、スイッチング素子４をオンにし（Ｓ１１）、シートヒータスイッチ５がオンであるか否かを判定する（Ｓ１２）。シートヒータスイッチ５がオンでない場合（Ｓ１２でＮＯ）、制御部３は、ステップＳ１２の処理を行い、シートヒータスイッチ５がオンになるまで待機する。
【００２８】
シートヒータスイッチ５がオンである場合（Ｓ１２でＹＥＳ）、制御部３は、バッテリ１の電圧を検出し（Ｓ１３）、検出したバッテリ１の電圧が閾値電圧Ｖｔｈより低いか否かを判定する（Ｓ１４）。バッテリ１の電圧が閾値電圧Ｖｔｈより低くない場合（Ｓ１４でＮＯ）、制御部３は、ステップＳ１３の処理を行う。
【００２９】
バッテリ１の電圧が閾値電圧Ｖｔｈより低い場合（Ｓ１４でＹＥＳ）、制御部３は、スイッチング素子４をオフし（Ｓ１５）、バッテリ１の電圧が閾値電圧Ｖｔｈより高いか否かを判定する（Ｓ１６）。バッテリ１の電圧が閾値電圧Ｖｔｈより高くない場合（Ｓ１６でＮＯ）、制御部３は、ステップＳ１６の処理を続ける。
【００３０】
バッテリ１の電圧が閾値電圧Ｖｔｈより高い場合（Ｓ１６でＹＥＳ）、制御部３は、スイッチング素子４をオンし（Ｓ１７）、シートヒータスイッチ５がオフであるか否かを判定する（Ｓ１８）。シートヒータスイッチ５がオフでない場合（Ｓ１８でＮＯ）、制御部３は、ステップＳ１３以降の処理を行い、シートヒータスイッチ５がオフである場合（Ｓ１８でＹＥＳ）、処理を終了する。
【００３１】
上述の例では、スイッチング素子４として半導体リレーや有接点リレーなどを用いる構成であったが、これに限定されるものではなく、所定の入力電圧・出力電圧特性を有するスイッチング回路でもよい。図４はスイッチング回路２０の構成の一例を示す回路図であり、図５はスイッチング回路２０の入力電圧・出力電圧の特性の一例を示す説明図である。図４に示すスイッチング回路２０は、制御部３及びスイッチング素子４に代えて使用することができる回路である。
【００３２】
スイッチング回路２０は、バッテリ１の電圧である入力電圧を抵抗素子１２、１３で分圧した電圧をコンパレータ１４の一方の入力端に印加し、コンパレータ１４の他端には、基準電圧Ｖｒｅｆを印加してある。そして、バッテリ１の電圧が閾値電圧Ｖｔｈになった場合に、抵抗素子１２、１３で分圧された電圧が基準電圧Ｖｒｅｆに等しくなるように、抵抗素子１２、１３の値を設定しておく。これにより、バッテリ１の電圧が閾値電圧Ｖｔｈより高い場合には、コンパレータ１４の出力端はＦＥＴ１１をオンにし、バッテリ１の電圧が閾値電圧Ｖｔｈより低い場合には、コンパレータ１４の出力端はＦＥＴ１１をオフにするように所要の電圧を出力する。これにより、図５に示すような入力電圧・出力電圧特性を得ることができる。
【００３３】
上述のスイッチング回路２０を小容量の電路１５に設けているので、例えば、ＦＥＴ１１がオン／オフを繰り返すことによる通電・遮断される電力量の変化が極めて少なく、大容量の電路を開閉するような通電・遮断される電力量の変化が大きい場合に比べて、異常発振動作などに陥る危険性がない。
【００３４】
以上説明したように、本発明によれば、検出したバッテリ１の電圧に応じて、大容量の主電路１６ではなく、小容量の従電路１５に介装されたスイッチング素子４のオン／オフを行うことで、リレー６２の開閉を制御することができる。これにより、バッテリ１の電圧に応じたシートヒータ７のオン／オフ制御を小容量の従電路１５に介装されたスイッチング素子４で行うので、大容量の主電路１６に大容量のリレーなどを追加する必要がなく、低コストで電気負荷の制御を行うことができる。
【００３５】
上述の実施の形態では、電気負荷としてシートヒータの例を説明したが、電気負荷はシートヒータに限定されるものではなく、ステアリングヒータであってもよい。
【００３６】
上述の実施の形態では、制御部３がシートヒータスイッチ５のオン／オフを判定する構成であったが、シートヒータスイッチ５のオン／オフを判定しない構成とすることもできる。例えば、上述のスイッチング回路２０を用いる場合には、シートヒータスイッチ５のオン／オフを判定しない構成とすることができる。
【００３７】
上述の実施の形態では、閾値電圧Ｖｔｈを１つ設定する構成であったが、これに限定されるものではなく、閾値電圧Ｖｔｈ１及びＶｔｈ２（Ｖｔｈ１＜Ｖｔｈ２）を設定し、検出したバッテリ１の電圧が閾値電圧Ｖｔｈ２より高い場合には、スイッチング素子４をオンにし、検出した電圧が閾値電圧Ｖｔｈ１より低い場合には、スイッチング素子４をオフにするようにしてもよい。これにより、バッテリ１の電圧が何らかの理由（例えば、ノイズ）で短時間の間に変動するような場合であっても、スイッチング素子４のオン／オフを安定的に行うことができる（オン／オフが短時間に繰り返されることを防止できる）。
【００３８】
上述の実施の形態では、検出した電圧が所定の閾値電圧Ｖｔｈより高い場合には、スイッチング素子４をオンにする構成であったが、さらに閾値電圧Ｖｔｈよりも高い閾値電圧Ｖｈｉを設定しておき、バッテリ１の電圧がかかる閾値電圧Ｖｈｉより高くなった場合には、電源の異常が生じたとして、スイッチング素子４をオフにすることもできる。これにより、電源異常時に過電圧が電気負荷に印加されることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に係る電気負荷制御装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図２】電気負荷制御装置の動作の一例を示すタイムチャートである。
【図３】電気負荷制御装置の処理手順を示すフローチャートである。
【図４】スイッチング回路の構成の一例を示す回路図である。
【図５】スイッチング回路の入力電圧・出力電圧の特性の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  バッテリ
２  共用リレー
３  制御部
４  スイッチング素子
５  シートヒータスイッチ
６  シートヒータコントローラ
６１  コントローラ
６２  リレー
７  シートヒータ
８  電動パワーステアリング装置
２０  スイッチング回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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